Fusion reaktors in die wêreld. Die eerste fusion reactor

Vandag, is baie lande wat deelneem aan fusion navorsing. Die leiers is die Europese Unie, die Verenigde State van Amerika, Rusland en Japan, terwyl China se program, Brasilië, Kanada en Suid-Korea is vinnig aan die toeneem. Aanvanklik het fusion reaktors in die Verenigde State van Amerika en die Sowjet-Unie is gekoppel aan die ontwikkeling van kernwapens en gebly geheim tot die konferensie "Atome vir Vrede", wat in 1958 in Genève gehou. Na die skepping van die Sowjet-tokamak navorsing van kernfusie in die 1970's het dit 'n "groot wetenskap". Maar die koste en kompleksiteit van die toestelle het toegeneem tot die punt dat internasionale samewerking is die enigste geleentheid om vorentoe te beweeg.

Fusion reaktors in die wêreld

Sedert die 1970's, is die begin van die kommersiële gebruik van fusie-energie voortdurend uitgestel vir 40 jaar. Maar baie het gebeur in die afgelope jaar, die maak van hierdie tydperk kan verkort word.

Gebou verskeie tokamaks, insluitend die JET Europese, Britse en MAST thermo nucleaire eksperimentele reactor TFTR in Princeton, VSA. Die internasionale ITER projek is tans in aanbou in Cadarache, Frankryk. Dit sal die grootste tokamak wat sal werk in die jare 2020 geword. In 2030, sal China, gebou CFETR, wat die ITER sal oortref. Intussen, China doen navorsing oor 'n eksperimentele supergeleidende tokamak EAST.

Fusion reaktors ander tipe - stellarators - ook gewild onder navorsers. Een van die grootste, LHD, het die Japannese Nasionale Instituut vir Fusion in 1998. Dit word gebruik om te soek na die beste opset van die magnetiese plasma bevalling. Duitse Max Planck-instituut vir die tydperk 1988-2002, het navorsing gedoen oor die Wendel Stein 7-AS reaktor in Garching, en nou - by Wendel Stein 7-X, die konstruksie van wat geduur het meer as 19 jaar. Nog 'n stellarator TJII bedryf in Madrid, Spanje. In die Verenigde State van Amerika Princeton laboratorium plasma fisika (PPPL), waar hy die eerste kernfusie reaktor van hierdie tipe gebou in 1951, in 2008 opgehou die konstruksie van NCSX as gevolg van koste overschrijdingen en 'n gebrek aan befondsing.

Daarbenewens beduidende prestasies in die navorsing van traagheid samesmelting. Gebou Nasionale Ontsteking Fasiliteit (NIF) ter waarde van $ 7 miljard by die Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), befonds deur die Nasionale Kernreguleerder Security Administration, is Maart 2009 voltooi, die Franse Laser megajoule (LMJ) begin werk in Oktober 2014. Fusion reaktors gebruik van lasers afgelewer binne 'n paar miljard dele van 'n tweede ongeveer 2000000 joules van ligenergie na 'n teiken grootte van 'n paar millimeter tot kernfusie begin. Die hoofdoel van NIF en LMJ is navorsing om nasionale kernwapens programme te ondersteun.

ITER

In 1985, die Sowjet-Unie voorgestel dat 'n volgende generasie tokamak saam te bou met Europa, Japan en die Verenigde State van Amerika. Die werk is gedoen onder die vaandel van die IAEA. In die tydperk 1988-1990 is geskep die eerste weergawes van die Internasionale thermo nucleaire eksperimentele reactor die ITER, wat ook beteken "weg" of "reis" in Latyns, ten einde dit fusion bewys kan meer energie te produseer as wat dit absorbeer. Kanada en Kazakstan deelgeneem bemiddel deur Euratom en Rusland, onderskeidelik.

Na 6 jaar van ITER Raad goedgekeur die eerste komplekse reaktorontwerp gegrond op gevestigde fisika en tegnologie ter waarde van $ 6 miljard. Dan onttrek die VSA van die konsortium, wat gedwing word om die koste te halveer en verander die projek. Die gevolg was die ITER-FEAT ter waarde van $ 3 miljard., Maar jy kan 'n selfonderhoudende reaksie, en die positiewe balans van mag bereik.

In 2003, die Verenigde State van Amerika weer by die konsortium, en China aangekondig hul begeerte om deel te neem in dit. As gevolg hiervan, in die middel van 2005 het die vennote ooreengekom op die konstruksie van ITER op Cadarache in die suide van Frankryk. EU en Frankryk het die helfte van die 12800000000 euro gemaak, terwyl Japan, China, Suid-Korea, die Verenigde State en Rusland - 10% elk. Japan bied 'n hoë komponente bevat installasie kos IFMIF 1000000000 bedoel vir die toets materiaal en het die reg om die volgende toets reaktor op te rig. Die totale koste van ITER sluit die helfte van die koste van 'n konstruksie 10-jaar en 'n half - op 20 jaar van die operasie. Indië is die sewende lid van ITER in die laat 2005

Die eksperimente is om te begin in 2018 met die gebruik van waterstof om die aktivering van die magnete te vermy. Die gebruik van die DT plasma is nie verwag voor 2026

Doel ITER - ontwikkel 'n 500 megawatt (ten minste vir 400 sekondes) met behulp van minder as 50 mW insetdrywing sonder die opwekking van elektrisiteit.

Dvuhgigavattnaya Demo demonstrasie-aanleg sal grootskaalse produseer produksie van elektrisiteit op 'n permanente basis. Demo konseptuele ontwerp sal voltooi word deur 2017, en die bou daarvan sal begin in 2024. Begin vind plaas in 2033.

JET

In 1978, het die EU (Euratom, Swede en Switserland) 'n gesamentlike Europese JET-projek in die Verenigde Koninkryk begin. JET is tans die grootste bedryfstelsel tokamak in die wêreld. So 'n reaktor JT-60 bedryf in die Japannese Nasionale Instituut van fusion, maar net JET kan die deuterium-tritium brandstof gebruik.

Die reaktor is van stapel gestuur in 1983 en was die eerste eksperiment waarin beheerste kernfusie tot 16 MW in November 1991 gehou is vir 'n tweede 5 MW en stabiele krag om die deuterium-tritium plasma. Baie eksperimente is gedoen om die verskillende verwarming kringe en ander tegnieke om te studeer.

Verdere verbeterings het betrekking op die JET verhoog sy vermoë. MAST kompakte reaktor ontwikkel met JET en ITER is deel van die projek.

K-STAR

K-STAR - Koreaanse supergeleidende tokamak Nasionale Instituut vir Fusion Studies (NFRI) in Daejeon, wat sy eerste plasma in die middel van 2008 geproduseer. Dit is 'n loodsprojek ITER, wat is die gevolg van die internasionale samewerking. Tokamak radius van 1,8 m - eerste reaktor diens supergeleidende magnete Nb3Sn, dieselfde wat gebruik sal word in die ITER. Gedurende die eerste fase, wat geëindig het in 2012, K-STAR moes die lewensvatbaarheid van basiese tegnologie bewys en om duur plasma pols te bereik tot 20 sekondes. In die tweede fase (2013-2017) is uitgevoer om die modernisering lang pulse van tot 300 s in H af, en oorgang te bestudeer om hoogs BY-modus. Die doel van die derde fase (2018-2023) is om 'n hoë werkverrigting en doeltreffendheid in die lang pols af te bereik. In stap 4 (2023-2025) sal getoets word DEMO tegnologie. Die toestel is nie in staat om te werk met tritium DT en brandstof gebruik.

K-DEMO

Ontwerp in samewerking met die Princeton Plasma fisika laboratorium (PPPL) Amerikaanse departement van energie en die Suid-Koreaanse Instituut NFRI, moet K-DEMO die volgende stap in die rigting van die skepping van kommersiële reaktore na die ITER wees, en sal die eerste kragstasie in staat vir die opwekking van krag om die elektriese rooster wees, naamlik, 1000000 kilowatt tot 'n paar weke. Sy deursnee sal wees 6,65 m, en dit sal 'n kombers module wat gegenereer word deur die projek DEMO het. Die Ministerie van Onderwys, Wetenskap en Tegnologie van Korea beplan om te belê in dit oor 'n biljoen Koreaanse won ($ 941,000,000).

EAST

Chinese vlieënier verbeter supergeleidende tokamak (EAST) in die Instituut vir Fisika in China Hefee geskep waterstof plasma temperatuur 50 miljoen ° C en bewaar dit vir 102 sekondes.

TFTR

Die Amerikaanse laboratorium PPPL eksperimentele thermo reaktor TFTR gewerk 1982-1997. In Desember 1993, het hy die eerste TFTR magnetiese tokamak, wat uitgebreide eksperimente gemaak met 'n plasma van deuterium-tritium. In die volgende, die reaktor geproduseer die rekord, terwyl die beheerde krag 10.7 MW, en in 1995 het die rekord van die temperatuur bereik geïoniseerd gas te 510000000 ° C. Tog het die installasie nie slaag Gelykbreek fusion krag, maar is die doel van die ontwerp van die hardeware, 'n beduidende bydrae tot ITER suksesvol vervul.

LHD

LHD in die Japannese Nasionale Instituut vir kernfusie in Toki, Gifu Prefektuur, was die grootste stellarator in die wêreld. Begin die fusion reactor plaasgevind het in 1998, en hy het die gehalte van plasma opsluiting, vergelykbaar met ander groot installasies gedemonstreer. Dit is bereik 13,5 keV ioon temperatuur (ongeveer 160,000,000 ° C) en die energie van 1,44 MJ.

Wendel Stein 7-X

Na 'n jaar van die toets, begin in die laat 2015, het die helium temperatuur in 'n kort tyd bereik 1000000 ° C. In 2016 Die thermo reaktor met 'n waterstof plasma met behulp van 'n 2 MW, die temperatuur bereik 80.000.000 ° C vir 'n kwart van 'n sekonde. W7-X stellarator is die grootste in die wêreld en word beplan om in die voortgesette werking vir 30 minute. Die koste van die reaktor beloop € 1000000000.

NIF

National Ignition Facility (NIF) in is in Maart 2009, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) jaar voltooi. Met behulp van sy 192 laserstrale, die NIF is in staat om te konsentreer 60 keer meer energie as enige vorige laser stelsel.

Cold fusion

In Maart 1989, twee navorsers, Amerikaanse Stenli Pons en Martin Fleischmann Brit, het gesê hulle het 'n eenvoudige lessenaar koue fusion reactor van stapel gestuur, wat teen kamertemperatuur. Die proses bestaan in elektrolise van swaar water met behulp van 'n palladium elektrode waarin deuterium kerne is gekonsentreer met 'n hoë digtheid. Die navorsers argumenteer dat hitte, wat kan verklaar word slegs in terme van die kern prosesse, sowel as daar newe-produkte van sintese, insluitend helium, tritium en neutrone produseer. Maar ander experimenters versuim het om hierdie ervaring te herhaal. Die meeste van die wetenskaplike gemeenskap nie glo dat Cold Fusion reaktors is 'n werklikheid.

Lae-energie kernreaksies

Geïnisieer deur die eise van "Cold Fusion" navorsing voortgegaan in die veld van 'n lae energie kernreaksies, met 'n paar empiriese ondersteuning, maar is nie algemeen aanvaar wetenskaplike verklaring. Klaarblyklik, swak kern interaksies (en nie 'n sterk krag, as in kernsplyting of sintese) word gebruik om te skep en vang neutrone. Eksperimente sluit penetrasie van waterstof of deuterium deur die katalisator bed en die reaksie met die metaal. Die navorsers rapporteer die waargeneem energie vry te laat. Die belangrikste praktiese voorbeeld is die reaksie van waterstof met 'n nikkel poeier met die hitte, die aantal wat groter is as kan enige chemiese reaksie gee.